【高考精细化复习】高考生物（必修1）一轮复习-第3讲《细胞中的元素和化合物》讲义（全国通用）

第3讲 细胞中的元素和化合物

考点一　组成细胞的元素和化合物
一、生物界与非生物界的统一性与差异性
1.组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，体现了生物界与非生物界的 统一 性。
2.细胞与非生物相比，各种元素的相对含量大不相同，体现了生物界与非生物界的_差异_ 性。
二、组成细胞的元素
1.依据含量的多少分类
（1）大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
（2）微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
（3）主要元素：C、H、O、N、P、S
（4）基本元素：C、H、O、N
（5）最基本元素： C ，因为生物大分子都以 碳链 为基本骨架。
2.特点：不同生物体内化学元素的种类 基本相同 ，但含量 相差很大 。
3.组成细胞的化合物
组成细胞的元素大多以 化合物 的形式存在。
4.关于生物体内元素和化合物含量的易错点
（1）在细胞的鲜重中，含量最多的元素是 O ，最多的化合物(无机物)是 水 ，最多的有机物是 蛋白质 。
（2）在细胞的干重中，含量最多的元素是 C ，最多的化合物(有机物)是 蛋白质 。
考点二 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
一、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的检测和观察
（1）常用材料：苹果和梨， 斐林试剂 试剂（甲液：0.1g/ml 的NaOH 乙液：0.05g/ml 的CuSO4）
（2）选材要求：应选含糖量较高，颜色为白色或浅色的材料
（3）注意事项：
①还原糖有 葡萄糖 、 果糖 、 半乳糖 、 麦芽糖 、 乳糖 。
②甲乙液必须 混合摇匀 后再加入样液中现配现用 。
③必须用 水浴 加热。
④实验现象： 浅蓝色变成砖红色沉淀 。
2.脂肪的鉴定
（1）常用材料：花生组织样液、花生子叶或向日葵种子。
（2）试剂： 苏丹Ⅲ 。
（3）过程：制作花生子叶临时切片，染色后用 显微镜 观察细胞的着色情况。
（4）注意事项：
①切片要 薄 ，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊。
②50%酒精的作用是： 洗去浮色 。
③需使用 显微镜 观察
④颜色变化： 苏丹Ⅲ——橘黄色。
3.蛋白质的鉴定
（1）常用材料：鸡蛋清，黄豆组织样液，牛奶
（2）试剂： 双缩脲试剂 （A液：0.1g/ml 的NaOH B液： 0.01g/ml 的CuSO4 ）
（3）注意事项：
①先加A液 1ml 摇匀，再加B液 4 滴
（4） 颜色变化： 浅蓝色变成紫色 。
（5）实质： 碱性 条件下 蛋白质 与双缩脲试剂中的Cu2＋反应生成紫色络合物。
4.淀粉的检测和观察
（1）常用材料：马铃薯
（2）试剂： 碘液
（3）颜色变化： 变蓝色
5.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”
（1）唯一需要加热—— 还原糖 检测。若不加热，则无砖红色沉淀出现。
（2）唯一需要显微镜—— 脂肪颗粒 的观察。
（3）唯一使用酒精——脂肪的鉴定，实验用体积分数为50%的酒精洗 去浮色 。　
【典型真题训练】
一、单选题
1．（2020·浙江·高考真题）为检测生物组织中的还原糖，制备了某苹果的两种提取液：①浅红色混浊的匀浆；②浅黄色澄清的匀浆。下列叙述正确的是
A．提取液②加入本尼迪特试剂并加热产生红黄色沉淀，说明②中含有还原糖
B．与提取液②相比，①更适合用于检测苹果中的还原糖
C．提取液中含有淀粉、少量的麦芽糖和蔗糖等还原糖
D．检测还原糖时，先加入双缩脲试剂A液再加入B液
【答案】A
【详解】
A、本尼迪特试剂与还原糖在热水浴条件下反应生成红黄色沉淀。所以提取液②加入本尼迪特试剂并加热产生红黄色沉淀，说明②中含有还原糖，A正确；
B、由于②较澄清，①为浅红色混浊的匀浆，所以与提取液①相比，②更适合用于检测苹果中的还原糖，B错误；
C、淀粉和蔗糖不是还原糖，C错误；       
D、双缩脲试剂是用来检测蛋白质的，不能检测还原糖，D错误。
2．（2019·海南·高考真题）下列检测生物分子的实验中，关于颜色变化的叙述错误的是（    ）
A．淀粉遇碘液可显蓝色
B．葡萄糖与斐林试剂反应呈砖红色
C．蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色
D．脂肪被苏丹IV染液染成橘黄色
【答案】D
【详解】
淀粉遇碘液会出现蓝色，A正确；葡萄糖与斐林试剂经水浴加热，会呈砖红色，B正确；蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色，不需要水浴加热，C正确；脂肪被苏丹IV染液染成红色，脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，D错误。
3．（2017·江苏·高考真题）下列关于糖类化合物的叙述，正确的是
A．葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原糖，但元素组成不同
B．淀粉、糖原、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖
C．蔗糖、麦芽糖、乳糖都可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀
D．蔗糖是淀粉的水解产物之一，麦芽糖是纤维素的水解产物之一
【答案】B
【详解】
A、葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原糖，元素组成都是C、H、O，A错误；
B、淀粉和纤维素是植物多糖，糖原是动物多糖，都是由葡萄糖聚合而成的，B正确；
C、蔗糖属于非还原糖，不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，C错误；
D、淀粉初步水解的产物是麦芽糖，彻底水解的产物是葡萄糖，蔗糖不是淀粉的水解产物，D错误。
4．（2016·江苏·高考真题）关于生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定实验，下列叙述正确的是（       ）
A．还原糖、DNA的鉴定通常分别使用双缩脲试剂、二苯胺试剂
B．鉴定还原糖、蛋白质和DNA都需要进行水浴加热
C．二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色
D．脂肪、蛋白质鉴定时分别可见橘黄色颗粒、砖红色沉淀
【答案】C
【详解】
A、还原糖鉴定试剂是斐林试剂，DNA鉴定试剂是二苯胺试剂，A错误；
B、鉴定还原糖和DNA需进行水浴加热，蛋白质鉴定不需进行水浴加热，B错误；
C、二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色，C正确；
D、脂肪鉴定时可见橘黄色颗粒，蛋白质鉴定时呈紫色，D错误。
5．（2015·江苏·高考真题）下列关于淀粉、脂肪、蛋白质和核酸4 种生物分子的叙述,正确的是（   ）
A．都能被相应的酶水解 B．都是水溶性物质
C．都含 C、H、O、N 这4 种元素 D．都是人体细胞中的能源物质
【答案】A
【详解】
A、淀粉被淀粉酶催化水解，脂肪被脂肪酶催化水解，蛋白质被蛋白催化水解，核酸被核酸酶催化水解，A正确；
B、脂肪不具有水溶性，溶于有机溶剂，B错误；
C、淀粉和脂肪的组成元素是C、H、O，蛋白质的组成元素主要是C、H、O、N，核酸的组成元素是C、H、O、N、P，C错误；
D、淀粉是植物细胞的储能物质，脂肪是生物体良好的储能物质，蛋白质作为生物体生命活动的主要承担者，一般不作为能源物质，核酸是生物体的遗传物质，不能作为能源物质，D错误。
6．（2014·广东·高考真题）油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示，将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是（ ）

选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ试剂
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色

A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】
【详解】
A、据图可知，第10天时，有可溶性糖，因此加入斐林试剂，水浴加热后能出现砖红色沉淀，A错误；
B、种子萌发过程中，可溶性糖转化成淀粉，相应的酶存在于细胞内，催化淀粉合成的酶化学本质是蛋白质，因此加入双缩脲试剂后，能出现紫色反应，B错误；
C、第30天时，脂肪的含量较高，用苏丹Ⅲ试剂可将脂肪染成橘黄色，C正确；
D、第40天时，淀粉的含量降低至0，因此加入碘液后，不会出现蓝色，D错误。
7．（2013·重庆·高考真题）下列有关细胞质组成的叙述，正确的是
A．在人体活细胞中氢原子的数目最多
B．DNA和RNA分子的碱基组成相同
C．多糖在细胞中不与其他分子相结合
D．蛋白质区别于脂质的特有元素是氮
【答案】A
【详解】
活细胞重量中O占65%、C占18%、H占10%，由此可知在人体活细胞中氢原子的数目最多，因此A选项正确；
DNA和RNA的碱基组成是有区别的，DNA碱基：A腺嘌呤、G鸟嘌呤 、C胞嘧啶 、T胸腺嘧啶；RNA碱基：A腺嘌呤 、G鸟嘌呤、 C胞嘧啶、 U尿嘧啶；因此B选项错误；
生物膜上的蛋白质通常与多糖结合成糖蛋白，在细胞生命活动过程中糖蛋白在细胞的识别以及细胞内外的信息传递中有重要作用，因此C选项错误；
脂质包括脂肪（组成元素C、 H 、O )、磷脂(组成元素C、 H 、O 、N、 P)、固醇(组成元素有C 、H 、O )，所以脂质主要由C、H、O组成，有些还含N、P ，而蛋白质除C、H、O、N外，大多数蛋白质还含有S,因此蛋白质区别于脂质的特有元素不是N，因此D选项错误；
二、 解答题
8．（2019·江苏·高考真题）为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。材料用具：玉米籽粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶等；研钵，水浴锅，天平，试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。请回答下列问题：
（1）为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质（肽类）含量变化，在不同发芽阶段玉米提取液中，分别加入__________试剂，比较颜色变化。该实验需要选用的器具有__________（填序号）。
①试管       ②滴管       ③量筒       ④酒精灯       ⑤显微镜
（2）为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切，滴加__________，进行观察。结果显示，胚乳呈蓝色块状，且随着发芽时间的延长，蓝色块状物变小。由此可得出的结论是__________。
（3）为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，设计了如下实验：在1～4号试管中分别加入相应的提取液和溶液（如下图所示），40℃温育30 min后，分别加入斐林试剂并60℃水浴加热，观察试管内颜色变化。
请继续以下分析：

①设置试管1作为对照，其主要目的是_________。
②试管2中应加入的X是__________的提取液。
③预测试管3中的颜色变化是_________。若试管4未出现预期结果（其他试管中结果符合预期），则最可能的原因是__________。
【答案】    
（1） 双缩脲     ①②③    
（2） 碘液     玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少    
（3） 排除用于实验的淀粉溶液中含有还原性糖     发芽前玉米     蓝色→砖红色     淀粉酶已失活
【解析】
（1）根据以上分析可知，检测蛋白质或多肽应该用双缩脲试剂；该实验需要用量筒量一定量的蛋白质溶液、双缩脲试剂A液，需要用滴管滴加双缩脲试剂B液，但是该实验不需要加热，也不需要显微镜观察，故选①②③。
（2）检测淀粉应该用碘液；胚乳呈现蓝色块状，说明胚乳含有大量的淀粉，而随着时间的延长，蓝色块状变小了，说明玉米发芽的过程中胚乳的淀粉逐渐减少了。
（3）①该实验的目的是验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶的作用，在淀粉酶的作用下淀粉水解产生了还原糖，还原糖用斐林试剂检测会出现砖红色沉淀。1号试管加的是缓冲液和淀粉，作为对照试验，其可以排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖。
②根据单一变量原则，1号试管加的是缓冲液作为对照，3号、4号实验组分别加了发芽玉米提取液、淀粉酶溶液，则2号试管加的X溶液应该是发芽前玉米提取液。
③3号试管发芽玉米提取液中含有淀粉酶，催化淀粉水解产生了还原糖，因此其颜色由蓝色变成了砖红色；如4号试管的颜色没有从蓝色变成砖红色，可能是因为淀粉酶已失活，不能催化淀粉水解。
9．（2016·海南·高考真题）某科研小组给实验小鼠接种致病菌E建立了细菌性腹泻病模型，并用某复方草药对其进行药效试验。结果表明：该草药能增强吞噬细胞的吞噬能力，并能提高IgG等抗体的分泌量。回答下列问题：
（1）通常，致病菌要入侵机体，首先需要穿过的身体屏障是___________。
（2）初次接种致病菌E后，进入吞噬细胞内的致病菌E可被___________这一细胞器处理。
（3）双缩脲试剂能与该腹泻病模型小鼠的血清样本产生紫色反应，该现象___________（填“能”或“不能”）说明血清中含有抗致病菌E的IgG，原因是___________。
【答案】    
（1） 皮肤、黏膜    
（2） 溶酶体    
（3） 不能     双缩脲试剂可以与血清样本中的各种蛋白质发生作用，产生紫色反应，不能检测出某种特定的蛋白质
【解析】
（1）致病菌入侵机体，首先需要穿过的身体屏障是人体的第一道防线，即皮肤、黏膜。
（2）吞噬细胞中的溶酶体含有水解酶，可在特异性免疫过程中加工处理病原体使抗原暴露。
（3）血清中含有多种蛋白质，双缩脲试剂能与该腹泻病模型小鼠的血清样本产生紫色反应，不能说明血清中含有抗致病菌E的IgG。